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油砂油密度檢測

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-29 23:17:37 更新時(shí)間：2025-07-28 23:17:38

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

油砂油密度檢測

油砂油（或稱瀝青砂油）是從油砂礦石中提取的一種非常規(guī)石油資源，其物理化學(xué)性質(zhì)與常規(guī)原油有顯著差異。油砂油通常具有極高的密度、粘度和瀝青質(zhì)含量，這些特性對其開采、運(yùn)輸、加工及最終產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性有著決定性影響。其中，密度作為油砂油的一項(xiàng)關(guān)鍵物理參數(shù)，是評價(jià)其品質(zhì)、進(jìn)行體積-質(zhì)量換算、計(jì)算儲(chǔ)量、設(shè)計(jì)輸送管道以及下游煉制工藝的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。準(zhǔn)確測定油砂油的密度，對于評估資源價(jià)值、優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程、確保儲(chǔ)運(yùn)安全以及制定貿(mào)易標(biāo)準(zhǔn)都至關(guān)重要。由于油砂油組分復(fù)雜，常含有固體顆粒和水分，其密度檢測相較于常規(guī)原油更具挑戰(zhàn)性，需要特定的樣品前處理程序和精密的檢測方法。

檢測項(xiàng)目

本檢測的核心項(xiàng)目是測定油砂油樣品在規(guī)定溫度下的質(zhì)量與體積的比值，即其密度值。通常報(bào)告為在標(biāo)準(zhǔn)溫度（如15°C或20°C）下的密度（單位：g/cm3或kg/m3）。根據(jù)具體需求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可能還會(huì)計(jì)算或報(bào)告其API比重（API度），API度與密度成反比關(guān)系（API度 = (141.5 / 相對密度@15.5°C) - 131.5），是國際上衡量原油輕重的常用指標(biāo)。

檢測儀器

用于油砂油密度檢測的主要儀器包括：

1. 數(shù)字密度計(jì)： 這是目前最常用且高效的儀器。其工作原理通常基于U型振蕩管原理或聲學(xué)原理。樣品被注入一個(gè)溫度嚴(yán)格控制的振蕩樣品管中，通過測量其振蕩頻率或聲波傳播特性來計(jì)算密度。數(shù)字密度計(jì)自動(dòng)化程度高、測量速度快、精度高（可達(dá)±0.0001 g/cm3或更高）、樣品用量少，且可內(nèi)置溫度控制系統(tǒng)。適用于實(shí)驗(yàn)室的精密測量。

2. 比重瓶（密度瓶）： 這是一種經(jīng)典的密度測量工具。通過精確稱量已知體積的比重瓶（通常為25mL或50mL）在裝滿樣品和裝滿參比物（通常是純水）時(shí)的質(zhì)量差，結(jié)合水的密度來計(jì)算樣品的密度。比重瓶法精度高，設(shè)備成本低，但操作步驟繁瑣、耗時(shí)長，對操作人員技能要求高，且不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。尤其需要注意樣品中氣泡的消除和溫度的精確控制。

3. 比重計(jì)： 一種根據(jù)阿基米德浮力原理工作的玻璃浮計(jì)。將比重計(jì)垂直浸入待測油樣中，其下沉深度對應(yīng)的刻度即為密度值。操作簡便快速，成本低廉，但精度相對較低（通?！?.001 g/cm3），易受樣品粘度、表面張力、操作者讀數(shù)誤差的影響，且需要大量樣品。適用于現(xiàn)場快速估算或?qū)纫蟛桓叩膱龊稀?

4. 恒溫水浴槽： 無論采用上述哪種主要儀器，都需要配備高精度的恒溫水浴槽（或數(shù)字密度計(jì)內(nèi)置的恒溫單元），以確保樣品在整個(gè)測量過程中保持在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度（如15°C, 20°C或60°C等），溫度波動(dòng)應(yīng)控制在±0.1°C甚至更小范圍內(nèi)。

5. 分析天平： 對于比重瓶法，需要精度達(dá)到萬分之一克（0.0001g）的分析天平。

6. 真空脫氣裝置： 油砂油樣品可能溶解有氣體或含有微小氣泡，這會(huì)影響密度測量的準(zhǔn)確性。通常在測量前需要對樣品進(jìn)行真空脫氣處理。

7. 離心機(jī)/過濾裝置： 如果油砂油樣品中含有大量固體顆粒或游離水，需要在密度測定前進(jìn)行離心分離或過濾，以得到均一的油相。但需注意此過程可能改變樣品性質(zhì)（如輕組分損失），需按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定操作并在報(bào)告中注明。

檢測方法

油砂油密度的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法主要包括：

1. 數(shù)字密度計(jì)法（振蕩管法）：
? 步驟：
a. 樣品前處理：將油砂油樣品加熱至適當(dāng)溫度（通常高于其傾點(diǎn)）使其充分流動(dòng)，若含有固體顆粒或水則依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分離（如離心、過濾），并進(jìn)行真空脫氣。
b. 儀器校準(zhǔn)：使用已知密度的標(biāo)準(zhǔn)物（如空氣、純水）校準(zhǔn)密度計(jì)。
c. 樣品測量：將處理好的樣品注入恒溫控制的振蕩樣品管中。
d. 讀取結(jié)果：儀器自動(dòng)測量并顯示（或輸出）樣品在設(shè)定溫度下的密度值。
? 優(yōu)點(diǎn)：快速、精確、自動(dòng)化、樣品量少（通常只需幾毫升）、可測粘稠樣品。
? 缺點(diǎn)：設(shè)備成本高，對樣品清潔度有要求（防止污染樣品管）。

2. 比重瓶法：
? 步驟：
a. 樣品前處理：同數(shù)字密度計(jì)法，確保樣品均勻、無氣泡、無水和固體雜質(zhì)（或已去除）。
b. 比重瓶準(zhǔn)備：徹底清洗、干燥并恒重比重瓶。
c. 裝樣稱重：將比重瓶注滿樣品（無氣泡），置于設(shè)定溫度的恒溫水浴中恒溫，擦干外壁，精密稱重。
d. 裝水稱重：倒空樣品，清洗干燥比重瓶后注滿純水（無氣泡），在相同溫度下恒溫、擦干、稱重。
e. 計(jì)算密度：利用樣品質(zhì)量、水質(zhì)量、水在該溫度下的已知密度以及比重瓶的體積計(jì)算樣品密度。
? 優(yōu)點(diǎn)：原理簡單，設(shè)備成本較低，精度可滿足大多數(shù)要求。
? 缺點(diǎn)：操作步驟繁瑣、耗時(shí)，對操作人員技能要求高，易引入人為誤差（如恒溫控制、擦干、稱重），樣品用量較大，不適用于自動(dòng)化。

3. 比重計(jì)法：
? 步驟：
a. 樣品前處理：將均勻無氣泡的油樣倒入足夠高的量筒中。
b. 恒溫：將量筒置于恒溫水浴中，使樣品達(dá)到規(guī)定溫度并保持穩(wěn)定。
c. 測量：將清潔干燥的比重計(jì)輕輕放入油樣中心位置，待其穩(wěn)定后，讀取液面彎月面下緣對應(yīng)的刻度值。
d. 溫度校正：若測量溫度非標(biāo)準(zhǔn)溫度，需按相關(guān)公式將讀數(shù)校正至標(biāo)準(zhǔn)溫度下的密度。
? 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單便攜，操作快速，成本最低。
? 缺點(diǎn)：精度最低，易受粘度、表面張力、讀數(shù)誤差影響，且需要大量樣品。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

為確保油砂油密度檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性和可比性，必須嚴(yán)格遵循相關(guān)的國際、國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。主要標(biāo)準(zhǔn)包括：

1. ASTM標(biāo)準(zhǔn)（美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)）：
? ASTM D4052 - 《數(shù)字密度計(jì)測定液體密度、相對密度和API比重的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》。這是使用數(shù)字密度計(jì)（振蕩管法）的首選標(biāo)準(zhǔn)，對儀器校準(zhǔn)、樣品處理、操作步驟、精度要求等有詳細(xì)規(guī)定。
? ASTM D5002 - 《原油密度和相對密度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（數(shù)字密度分析儀法）》。專門針對原油（包括非常規(guī)油如油砂油）的數(shù)字密度計(jì)測量。
? ASTM D70 - 《半固態(tài)瀝青材料（如路用焦油、瀝青、硬瀝青、精制焦油）密度和相對密度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》。雖然主要針對瀝青，但其比重瓶法也可用于粘稠的油砂油樣品。該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)描述了比重瓶的操作。
? ASTM D1298 - 《比重計(jì)法測定原油和液態(tài)石油產(chǎn)品的密度、相對密度或API比重的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》。規(guī)定了比重計(jì)的操作和溫度校正方法。

2. ISO標(biāo)準(zhǔn)（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）：
? ISO 12185 - 《原油和石油產(chǎn)品 - 密度測定 - 振蕩U型管法》。等同于ASTM D4052/D5002，是國際通行的數(shù)字密度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
? ISO 3675 - 《原油和液態(tài)石油產(chǎn)品 - 實(shí)驗(yàn)室